сталь

Формула изобретения

СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, серу, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,13 0,23

Кремний 0,17 0,37

Марганец 0,7 1,1

Хром 0,4 1,1

Никель 0,4 1,1

Молибден 0,15 0,25

Сера 0,020 0,035

Алюминий 0,012 0,04

Железо Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству цементуемой стали, раскисляемой алюминием, и может быть использовано для изготовления деталей типа шестерен, изготавливаемых на автоматизированном металлорежущем оборудовании.

Известна сталь [ГОСТ 4543-71. Издательство стандартов 1987. Стали марок 20ХГНМ, 19ХГН, 14ХГН] применяемая, например, для изготовления шестерен коробки перемены передач легковых автомобилей, которая по технической сущности и достигаемому эффекту является наиболее близкой к предлагаемой и имеет следующий химический состав, мас. Углерод 0,13-0,23 Кремний 0,17-0,37 Марганец 0,7-1,10 Хром 0,40-1,10 Никель 0,4-1,10 Молибден 0,15-0,25 Фосфор Не более 0,035 Сера Не более 0,035 Железо Остальное

Величина аустенитного наследственного зерна 5 балла с отдельными зернами 3 балла ГОСТ 5639-82.

Недостатком этой стали является нестабильная обрабатываемость резанием и склонность к деформации при химико-термической обработке.

Целью изобретения является повышение и стабилизация уровня обрабатываемости резанием и уменьшение склонности к деформации при химико-термической обработке.

Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, серу, дополнительно содержит алюминий и имеет ограничение содержания серы по нижнему пределу при следующем соотношении компонентов, мас. Углерод 0,13-0,23 Кремний 0,17-0,37 Марганец 0,7-1,1 Хром 0,4-1,1 Никель 0,4-1,1 Молибден 0,15-0,25 Алюминий 0,012-0,04 Сера 0,020-0,035 Железо Остальное

В качестве примеси сталь содержит, мас. Фосфор До 0,035

Ограничение содержания серы по нижнему пределу и содержания алюминия по верхнему пределу гарантировано обеспечивает наличие в металле сульфидов марганца и ограничивает содержание твердых включений корунда без снижения уровня механических свойств. Это в совокупности приводит к улучшению обрабатываемости резанием: снижает интенсивность изнашивания режущего инструмента и силы резания, способствует формированию благоприятной формы стружки, удобной для удаления при обработке на высокопроизводительном автоматизированном металлорежущем оборудовании.

Установление нижнего предела содержания алюминия обеспечивает более мелкое аустенитное наследственное зерно (не крупнее 6 балла), что в свою очередь снижает деформацию деталей после химико-термической обработки.

Анализ технической и патентной литературы показывает, что в ней не содержится заявленной совокупности признаков изобретения, т.е. предложенный состав стали отвечает критериям изобретения "новизна" и "существенные отличия".

Для исследования предлагаемой и известной стали был получен ряд плавок.

В табл.1 приведен химический состав плавок, а в табл.2 данные по прокаливаемости, баллу аустенитного зерна, оценке деформации после окончательной термообработки и показатели обрабатываемости резанием деталей из известной и предлагаемой стали.

Были выплавлены опытно-промышленные плавки стали в 100 тонных дуговых электропечах с применением кислородного дутья. В сталь-ковше провели внепечную обработку для доведения химического состава, включившую продувку аргоном, легирование, вакуумирование. Металл разливали на установке непрерывной разливки стали (УНРС) и прокатывали на круг диаметром 80 мм.

Исследования химического состава, механических свойств, прокаливаемости, балла аустенитного зерна проводили по стандартным методикам.

Склонность металла к деформациям при нитроцементации оценивали по методу фирмы "Дайдо стил" (Япония) на образцах, представленных на фиг.1 и 2. О склонности к деформации судили по изменению размера (6,00 мм). Заготовки образцов предварительно нормализовали. Химико-термическую обработку осуществляли на одном поддоне на агрегатах ф. "Холкрофт".

Обрабатываемость стали резанием оценивали в производственных условиях при изготовлении деталей автомобилей. Интенсивность изнашивания определяли по количеству деталей, обработанных одним инструментом (Т) и его износу по задней поверхности в миллиметрах. Рассчитывали приведенную стойкость, представляющую количество обработанных деталей на 0,1 мм износа:

T_пр.=

Отношение приведенных стойкостей инструмента при обработке заготовок из предлагаемой и известной сталей определяли коэффициентом увеличения стойкости инструмента

K где Т²_пр приведенная стойкость инструмента при обработке предлагаемой стали;

Т¹_пр приведенная стойкость инструмента при обработке известной стали.

Применение предлагаемой стали позволяет повысить уровень обрабатываемости резанием и уменьшить склонность к деформации при химико-термической обработке.